View
2
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Guide relatif à l’évaluation de la pression moyenne dans des zones et des réseaux de distribution d’eau
Traduction de « Guidelines relating to the Assessment and
Calculation of Average Pressure in Water Distribution
Systems and Zones » par ILMSS Ltd.
Juin 2019 Jui
Version internationale datée du 28 juillet 2013
Par ILMSS Ltd (maintenant WLR&A Ltd)
www.leakssuite.com (maintenant www.leakssuitelibrary.com)
La traduction a été réalisée par l’équipe de la Stratégie québécoise d’économie d’eau potable du MAMH et validée en juin 2019 par le Comité de suivi de la Stratégie. Piloté par Réseau Environnement (la section québécoise de l’AWWA), le Comité rassemble notamment des représentants de la Fédération québécoise des municipalités (FQM), de l’Union des municipalités du Québec (UMQ), de la Ville de Montréal, de la Ville de Québec et du MAMH. L'utilisateur prend l’entière responsabilité quant à la qualité des résultats et des performances obtenus par l’utilisation des informations présentées dans ce guide. Il doit effectuer toutes les validations nécessaires avant leur application.
Page i
SOMMAIRE
1 POURQUOI EST-IL IMPORTANT D’AVOIR DES MESURES DE PRESSION FIABLES DANS LES RÉSEAUX DE
DISTRIBUTION? ........................................................................................................................................................ 1
2 CALCUL DE LA PRESSION MOYENNE DU RÉSEAU .............................................................................................. 1
3 MÉTHODES RECOMMANDÉES POUR MESURER ET CALCULER LES PRESSIONS MOYENNES DANS LES ZONES ... 4
3.1 TOUJOURS DEFINIR UN POINT REPRESENTATIF DE ZONE (PRZ) POUR CHAQUE ZONE .......................................................... 4
3.2 UTILISER UNE APPROCHE SYSTEMATIQUE ET POUVANT ETRE VERIFIEE POUR CHAQUE ZONE ................................................. 5
3.3 ÉTAPE 1: CALCULER L’ÉLÉVATION MOYENNE PONDÉRÉE POUR CHAQUE ZONE .................................................................. 6
3.4 ÉTAPE 2: SÉLECTIONNER UN POTEAU D’INCENDIE POUR DÉFINIR LE POINT REPRÉSENTATIF DE ZONE ...................................... 7
3.5 ÉTAPE 3: OBTENIR LES PRESSIONS AU PRZ PAR MESURE OU PAR ÉVALUATION INDIRECTE .................................................. 8
3.6 ÉTAPE 4: ENREGISTRER LES CALCULS ET LES MÉTHODES UTILISÉS POUR DÉFINIR LE PRZ ..................................................... 9
4 RÉSUMÉ ..........................................................................................................................................................10
Page 1
1 POURQUOI EST-IL IMPORTANT D’AVOIR DES MESURES DE
PRESSION FIABLES DANS LES RÉSEAUX DE DISTRIBUTION?
La connaissance et la gestion des pressions d’opération dans l’ensemble du système de distribution
sont essentielles
Pour la gestion des pertes réelles et de quelques composantes de la consommation
Pour contrôler la fréquence de nouvelles fuites sur les conduites et sur les branchements de
services
Pour chercher à prolonger la durée de vie des infrastructures
Les mesures de pressions dans les zones sont aussi nécessaires pour l’analyse des mesures de débit
de nuit et pour l’interprétation des tests qui permet d’évaluer les paramètres des infrastructures de
la zone, en utilisant des concepts validés à l’international tel que :
l’analyse des composantes des pertes réelles (Estimation des bris et fuites indétectables)
Les débits selon la surface des ouvertures fixes et variables (DSOV) : débit de fuite et relations
entre la pression et la consommation.
La pression moyenne du réseau Pmoy est nécessaire au calcul des « pertes réelles annuelles
inévitables » qui est utilisé pour établir l’index de fuite des infrastructures (IFI), un des indicateurs
de performances clés pour les pertes réelles. La pression moyenne de zone pendant la nuit (Pmoy
de nuit) est aussi un paramètre clé pour de nombreux types de calculs de modélisation basés sur le
débit de nuit, il est donc utile d’adopter une approche systématique pour son calcul.
La pression moyenne est donc un paramètre clé pour de nombreux usages dans la gestion de la
distribution, il est donc utile d’adopter une approche systématique pour son calcul.
2 CALCUL DE LA PRESSION MOYENNE DU RÉSEAU
Le tableau 1 montre comment calculer la pression moyenne pour un réseau constitué de zones
(grandes et petites) pour lesquelles les valeurs de Pmoy ont été évaluées séparément. Une approche
Page 2
systématique pour établir un point représentatif de zone (PRZ) dans chaque zone isolée et pour
évaluer la pression moyenne de cette zone est décrite à la section 3.
La pression moyenne (Pmoy) pour tout un réseau est la moyenne pondérée des pressions de toutes
les zones situées dans le réseau. Le Water Loss Task Force de l’International Water Association
(IWA) a considéré que dans la plupart des réseaux, si la densité des branchements est de 20 ou plus
par km, alors la majorité des pertes réelles se produiraient au niveau des branchements de services,
de sorte que le branchement de service est le facteur de pondération à privilégier. Cependant, si la
densité des branchements est inférieure à 20 par km, la plupart des pertes réelles seraient censées se
produire sur les conduites, de sorte que le facteur de pondération à privilégier serait la longueur des
conduites (km).
Le tableau 1 est un exemple de la façon dont on peut calculer la pression moyenne pondérée d’un
réseau à partir des pressions moyennes isolées dans les zones qui constituent le réseau. Dans cet
exemple, il y a 7 zones ayant des longueurs de conduites, des densités de branchements ainsi que
des pressions moyennes de zone significativement différentes.
Dans le tableau 1, le nombre de branchements de service (Nb) est calculé comme le nombre de
propriétés facturées (Np) multiplié par le rapport (Nb / Np) de branchement de services aux
propriétés dans chaque zone. Le nombre de propriétés facturées Np n’est pas recommandé pour ces
calculs de Pmoy à moins que Nb / Np = 1,00 pour toutes les zones.
Les informations sur chaque zone sont inscrites dans les cellules de saisies de données jaunes, avec
une ligne pour chaque zone. Dans les deux dernières colonnes, pour chaque zone, dans les cellules
de calcul rose, Ns et Lc (Longueur de conduites) sont multipliées par Pmoy, et le total de la colonne
est calculé.
Page 3
Tableau 1: Exemple de calculs, pression moyenne pondérée de réseau, 7 zones
Les produits de Nb x Pmoy et Lc x Pmoy sont ensuite divisés par le nombre total de Nb ou Lc
(selon ce qui est approprié) afin d’avoir deux évaluations de la pression moyenne pondérée du
réseau.
* 50.7 mètres si les branchements de services sont utilisés, ou 51.5 mètres si ce sont les
conduites qui sont utilisées.
Étant donné que la densité des branchements de services pour l'ensemble du réseau est de 32,7 / km
de conduites, ce qui est supérieur à 20 / km, la valeur calculée de 50,7 mètres, basée sur la
pondération par Nb, est privilégiée comme étant la meilleure estimation de la pression moyenne du
réseau.
Page 4
3 MÉTHODES RECOMMANDÉES POUR MESURER ET CALCULER LES
PRESSIONS MOYENNES DANS LES ZONES
3.1 Toujours définir un point représentatif de zone (PRZ) pour chaque zone
Dans les zones, les pressions sont souvent mesurées au point critique (qui subit la pression minimum
dans la zone), et aussi au(x) point (s) d'entrée, surtout lorsqu’il s’agit d’un secteur de régulation de
pression (SRP) ou un Secteur Suivi de Distribution (SSD).
Toutefois, pour le calcul des pressions moyennes et pour l’analyse des débits de nuit et des
prévisions des effets de la gestion des pressions, il est aussi essentiel d’identifier un point
représentatif de zone dans chaque zone, où la pression moyenne de nuit de la zone (Pmoy de nuit)
peut être mesurée. C’est un lieu physique (souvent un poteau d’incendie) où la pression peut être
considérée comme étant approximativement représentative de la pression moyenne dans la zone,
puisque les débits de la zone varient sur une base horaire, journalière et saisonnière.
L’un des pires problèmes (malheureusement fréquent), trouvé dans la littérature, est de supposer
que la pression moyenne de zone est la moyenne des pressions d’entrées et du point critique. Même
si cela peut être une hypothèse valable pour des petites zones sans variation d’élévation, dans la
plupart des cas cela va mener à des erreurs significatives dans les estimés de la pression moyenne
de zone et dans la pression moyenne de nuit de la zone. Ceci est clairement démontré dans les
exemples des figures 1a et 1b.
Page 5
Dans les deux figures 1a et 1b, l’hypothèse que la pression moyenne de zone est la moyenne des
pressions d’entrées et de point critique serait clairement incorrect, et sous-estimerait fortement la
pression moyenne de zone réelle.
3.2 Utiliser une approche systématique et pouvant être vérifiée pour chaque zone
Une approche systématique pour chaque zone est composée des étapes de bases suivantes:
Étape 1: Calculer une moyenne pondérée de l’élévation (Emoy) pour un paramètre d’infrastructure
approprié (souvent les branchements de service, conduites ou poteaux d’incendie)
Étape 2: Choisir un poteau d’incendie approprié près du centre de la zone, en considérant cette
élévation approximée comme point représentatif de zone
Étape 3: Obtenir les pressions moyennes au PRZ en les mesurant ou par évaluation indirecte
Étape 4: Enregistrer la méthodologie utilisée pour calculer l’Emoy, le PRZ et la Pmoy avec une
trace pour la vérification.
Page 6
3.3 Étape 1: Calculer l’élévation moyenne pondérée pour chaque zone
En utilisant le système d’information géographique (SIG) ou le système de positionnement global
(Système GPS), les élévations peuvent être déterminées pour chaque branchement de service (au
compteur du client) et/ou pour chaque poteau d’incendie. Les systèmes GIS peuvent utiliser des
méthodes telles que le Modèle Numérique de Terrain (MNT), préférablement avec un Réseau
Triangulaire Irrégulier (RTI) pour allouer des hauteurs à des points entre les courbes de niveau. Le
coût d'utilisation de GPS ou SIG variera en fonction de la précision de la hauteur souhaitée. Les
données sont ensuite utilisées pour déterminer l’élévation moyenne du type d’infrastructure
sélectionné au sein de la zone.
Si des données GIS ou GPS ne sont pas disponibles, ou considérées comme trop chères, l’élévation
moyenne pondérée peut être évaluée en superposant une carte topographique et un plan du réseau
de distribution dans la zone. Le nombre de branchements de service entre les courbes de niveau (ou
le nombre de poteaux d’incendie ou la longueur des conduites) est comptabilisé, et multiplié par
l’élévation du point milieu des courbes de niveau appropriées, puis les valeurs sont
additionnées. L’élévation moyenne pondérée pour le type d'infrastructure choisie peut être ensuite
calculée en utilisant le tableau 2.
Si la zone est assez grande pour inclure plus de 100 poteaux d’incendie, alors l'option la plus simple
à utiliser pour ce calcul semble être l’utilisation des poteaux d’incendie. Sinon, utilisez le nombre
de branchements de service comme le paramètre de pondération si la densité des branchements est
de 20 / km secteur ou plus, et la longueur des conduites si la densité des branchements est de moins
de 20 / km. Dans l'exemple dans le tableau 2, le nombre de poteaux d'incendie a été utilisé, et
l’élévation moyenne pondérée est de 62,0 mètres (= 8488/137).
Page 7
Table 2: Calcul de l’élévation moyenne pondérée en utilisant le nombre de poteaux
d’incendie entre les profils
L’utilisation du nombre de total de logements connectés n’est pas recommandée pour le calcul
de l’élévation moyenne pondérée à moins que la zone dispose d’un branchement de service à chaque
propriété facturée. Ceci est fait afin d’éviter des erreurs systématiques dans les calculs de
pondération pour les zones avec des immeubles multifamiliaux ayant seulement un ou deux
raccordements de service.
3.4 Étape 2: Sélectionner un poteau d’incendie pour définir le point représentatif de zone
L’élévation du poteau d’incendie choisie doit être raisonnablement proche (+/- 0.5 mètre) de
l’élévation moyenne pondérée.
Le poteau d’incendie sélectionné doit être situé près du point du milieu (plutôt que près des
limites) de la zone, de préférence sur des conduites de taille moyenne, afin que les pertes de charge
dues au frottement jusqu’au point représentatif de zone soient susceptibles d'être raisonnablement
représentatives des conditions moyennes de la zone.
mètres
40 to 45 42,5 5 213
45 to 50 47,5 10 475
50 to 55 52,5 23 1208
55 to 60 57,5 28 1610
60 to 65 62,5 25 1563
65 to 70 67,5 18 1215
70 to 75 72,5 12 870
75 to 80 77,5 8 620
80 to 85 82,5 3 248
85 to 90 87,5 2 175
90 to 95 92,5 1 93
95 to 100 97,5 1 98
100 to 105 102,5 1 103
137 8488
62,0 mètres
Courbes de niveaux
mètres
Point du
milieu
de zone
PM
Nombre de poteau
d'incendie
NH
NH x PM
Moyenne pondérée de l'élevation
Total
Page 8
S’il n'y a pas de poteau d’incendie au milieu de la zone ayant des élévations qui répondent à la fois
aux critères ci-dessus, sélectionner un poteau d’incendie au milieu de la zone avec l’élévation la
plus proche de l’élévation moyenne pondérée, et appliquer un décalage fixe approprié (+/-) à toutes
les mesures au point représentatif de zone.
Si les élévations moyennes pondérées ne peuvent pas être calculées, car aucune carte topographique
n’est disponible, installer à peu près 10 enregistreurs de pression sur des poteaux d’incendie choisis
au hasard, pour pouvoir enregistrer en continu et de préférence pendant 7 jours. La pression
moyenne à chaque poteau d'incendie, et pour tous les poteaux d'incendie peut alors être calculée, et
le poteau d’incendie qui représente le mieux la moyenne des mesures d'échantillons peut être choisi
comme point représentatif de zone (en gardant à l'esprit les critères d’être au milieu de la zone et
sur une conduite de diamètre moyen).
3.5 Étape 3: Obtenir les pressions au PRZ par mesure ou par évaluation indirecte
Différentes méthodes sont présentées ci-dessous en ordre préférentiel.
A. Mesurer les pressions en continu au PRZ.
B: Utiliser des corrections mesurées pour les pressions de Points d’entrée et/ou de Point
critique : Mesurer les pressions de point d’entrée, de PRZ et de point critique en continu pendant 7
jours. Calculer la différence moyenne (en mètres) entre la pression moyenne au point d'entrée et au
PRZ (dPe), et entre le point critique et le PRZ (dPc). Évaluer ensuite, la pression moyenne au PRZ en
ajustant continuellement la pression enregistrée au point d’entrée et/ou au point critique avec les
différences moyennes appropriées dPe ou dPc.
C: Utiliser des corrections estimées des “faibles pertes de charge” pour les pressions d’entrée : si
les pressions du PRZ ne sont pas enregistrées en continu dans les petites Zones avec des conduites
de grand diamètre, considérer une faible perte de charge due au frottement appropriée entre le point
d’entrée et le point représentatif de zone. Ensuite, pour estimer la pression moyenne de zone Pmoy,
réduire la pression d’entrée moyenne mesurée avec cette faible perte, et corriger ensuite la différence
+/- entre l’élévation au point d’entrée et l’élévation au PRZ. S’il y a un réservoir au point d’entrée,
Page 9
réduire le niveau moyen mesuré du réservoir (au-dessus du niveau de la mer) par cette perte estimée,
et en déduire l’élévation du PRZ.
D : Les modèles hydrauliques du réseau: un modèle hydraulique étalonné pour le calcul de la
pression moyenne est une simulation historique, et les modèles d'analyse de réseau qui sont
disponibles à l’heure actuelle ne sont généralement pas en mesure de bien reproduire l'opération de
modulation selon le temps et le débit des zones de régulation de pression. En outre, le calcul de la
pression moyenne pondérée peut être basé sur le nombre de propriétés ou sur la consommation
(plutôt que le nombre de branchements de service) à un nombre limité de nœuds. Toutefois, lorsque
cela est possible, la pression moyenne obtenue à partir de l’élévation moyenne pondérée et des
points représentatifs de zone, calculés comme spécifié aux étapes 1 à 3 ci-dessus, devrait être
comparée avec la pression moyenne obtenue à partir des modèles d’analyse du réseau. Toutes
anomalies significatives devraient être examinées.
3.6 Étape 4: Enregistrer les calculs et les méthodes utilisés pour définir le PRZ
Enregistrer avec une trace pour la vérification, les calculs et les méthodes utilisées pour calculer
l’élévation moyenne pondérée, la définition du point représentatif de zone, et la méthode de calcul
de la pression moyenne. Spécifier quand et par qui cela a été fait avec un plan de la zone indiquant
les points d’entrée, critique et représentatif de zone ainsi que les courbes de niveau et les
infrastructures.
L’incapacité d'enregistrer correctement cette information clé mène souvent à ce que le nouveau
personnel ne comprenne pas qu’un point représentatif de zone a déjà été défini pour chaque zone,
ou comment et pourquoi ce PRZ a été choisi, ou pourquoi ces calculs de pression moyenne de zone
sont effectués. Cela arrive –bien trop souvent malheureusement- et pourrait être évité.
Page 10
4 RÉSUMÉ
Des mesures et des évaluations de pressions fiables dans les systèmes de distribution sont
nécessaires pour un certain nombre de raisons de régulations et d'interprétation des données. On a
besoin de la pression moyenne du réseau Pmoy pour le calcul d’un indicateur clé de performance :
l’indice de fuite d’infrastructure (IFI). La pression moyenne de nuit (Pmoy de nuit) de la zone est
aussi un paramètre clé pour beaucoup d’autres types de calculs de modélisations basés sur les débits
de nuit, cela vaut donc la peine d’adopter une approche systématique pour ce calcul.
La section 2 décrit les méthodes de calcul recommandées pour calculer la pression moyenne du
réseau à partir des pressions moyennes de zones.
La section 3 décrit les méthodes pour calculer la pression moyenne de zone dans chaque zone isolée,
comme suit :
Toujours définir un point représentatif de zone (PRZ) pour chaque zone
Utiliser une approche systématique et pouvant être vérifiée pour chaque zone
Calculer l’élévation moyenne pondérée pour chaque zone
Choisir un poteau d’incendie pour définir le point représentatif de zone
Obtenir les pressions du PRZ à l’aide de mesures ou d’évaluations indirectes
Enregistrer les calculs et méthodes utilisées pour définir le PRZ
Page 11
Recommended